DE2900254A1

DE2900254A1 - Antriebseinrichtung fuer schiffe oder dergleichen mit einem hauptpropeller und einer hilfseinrichtung

Info

Publication number: DE2900254A1
Application number: DE19792900254
Authority: DE
Inventors: Franz Krautkremer
Original assignee: Schottel GmbH and Co KG
Current assignee: Schottel GmbH and Co KG
Priority date: 1979-01-04
Filing date: 1979-01-04
Publication date: 1980-07-17
Also published as: GB2038747A; IT1120011B; BR7907608A; AR225900A1; US4412500A; IT7950313A0; FR2445796A1; FR2445796B1; GB2038747B; SG13783G; NO800008L

Description

Antriebseinrichtung für Schiffe oder dergleichen mit einem Hauptpropeller und einer Hilfseinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung, wie sie im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschrieben ist.

Pur eine solche Antriebseinrichtung ist der Erfindung die Aufgabe gestellt, bei wechselnder Drehzahl des Hauptmotors eine vorgegebene Energieabgabe, z.B. eine vorgegebene Drehzahl, der Hilfseinrichtung zu gewährleisten.

Wenn im folgenden von einem Hauptmotor, von einer Hilfsein— richtung und auch sonst in der Einzahl gesprochen wird, so bezieht sich die Erfindung doch auch auf eine Mehrzahl der Einrichtungen. Unter Motor wird im Sinne der Erfindung jede Art von Antriebseinrichtungen verstanden, so z.B. auch Dampfturbinen. Hilfseinrichtungen sind im Sinne der Erfindung Peuerlöscheinrichtungen oder andere Hilfsmaschinen, Querstrahlruder, Ruderpropeller oder andere Manöverierhilfen sowie alle denkbaren Eirichtungen, die vom Hauptmotor angetrieben werden und mit einer anderen Drehzahl laufen sollen als die vom Hauptmotor angetriebene Haupteinrichtung, z.B. Hauptpropeller. Der Begriff Propeller bezieht sich auf alle Einrichtungen zur Schuberzeugung, so z.B. auch auf Zykloidalpropeller,

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Jet-Antriebe u,a»m.

Die äer Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einer Antriebseinrichtung gelöst, die die Merkmale des Hauptanspruchs aufweisen..

Eine besonders einfache Steuerung der Hilfseinrichtung ergibt sich mit den Merkmalen des Anspruchs 2.

Eine einfache und robuste Antriebseinrichtung nach der Erfindung ergeben die Merkmale des Anspruchs 3.

Eine Ausgestaltung der Erfindung mit dem Merkmal des Anspruchs 4 vereinfacht die Antriebseinrichtung nach der Erfindung.

Eine wirtschaftliche Auslegung der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung ergibt eine Weiterbildung mit den Merkmalen des Anspruchs 5.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung zu entnehmen.

Die Erfindung ist anhand eines mit den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen

Pig. 1 schematisch eine Antriebseinrichtung nach der Erfindung anhand des Beispiels eines Querstrahlruders ;

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Pig. 2 als Blockschaltbild einen Istwert-Sollwert-Vergleichsregler;

Pig. 3 die Fördermenge der Pumpe bzw. die Drehzahl des Manöverierpropellers nach Pig. 1 bei voller Auslenkung des Handsteuerhebels ;

Pig. 4 Drehzahl-Ieistungs-Charakteristik von Hauptmotor, Hauptpropeller und Hilfseinrichtung, also z.B. der Manöverierpropeller.

Fig. 1 zeigt eine Antriebseinrichtung für ein Schiff, das selbst nicht gezeichnet ist. Das Schiff wird angetrieben von mindestens einem Hauptpropeller 1, der auch ein sogenannter Ruderpropeller sein kann. Der Hauptpropeller wird von. mindestens einem Hauptmotor 2 aus über eine Kupplung 3, die auch eine Schaltkupplung sein kann, eine Welle 4, einen Winkeltrieb

u 5, z.B. ein Kegelradgetriebe, von dem nur das Gehäuse angejdetet ist, über eine Übertragungswelle 6, einen zweiten Winkeltrieb 7, von dem nur das Gehäuse gezeichnet ist, und über eine Propellerwelle 8 angetrieben.

Das Schiff kann zum Zweck des Manöverierens zusätzlich von mindestens Manöverierpropeller, z.B. einem Querstrahlruder angetrieben werden, das im wesentlichen aus einem von einer Bordwand zur anderen führenden Quertunnel 10 und einem darin angeordneten Propeller 11 besteht. Der Propeller wird von

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eiaem Hydraulikmotor 11 besteht. Der Propeller wird von einem Hydraulikmotor 12 angetrieben über eine Antriebswelle 13 und ein im Quertunnel angeordnetes Winkelgetriebe 14, z.B. ein Kegelradgetriebe, von dem nur das Gehäuse gezeichnet ist. Der

Hydraulikmotor erhält ^ine Energie, d.h. also die Druckflüssigkeit, über Druckleitungen 15,16 von einer Pumpe 17, deren Fördermenge oder Druck in bekannter Weise einstellbar ist. Im Beispiel soll es eine Pumpe sein mit mehreren Zylindern, deren Fördervolumen einstellbar ist. Die Verstellvorrichtung für die Zylinder ist mit 18 bezeichnet. Derartige Pumpen mit Verstellvorrichtung sind bekannt und handelsüblich, so daß eine schematische Darstellung genügt. Mit 19 ist eine schematisch gezeichnete (bekannte) Füllpumpe bezeichnet, mit der evtl. Leckverluste ersetzt werden. Die Pumpe 17 wird vom Hauptmotor 2 aus angetrieben über eine Antriebswelle 20, eine Kupplung 21, die auch eine Schaltkupplung sein kann, sowie über eine zweite Antriebswelle 22. Die übrigen Elemente einen- derartigen Hydraulikanlage, wie Filter, Ventile usw. sind bekannt und brauchen daher nicht beschrieben zu werden.

Die Drehzahl des Propellers des Querstrahlruders ist bei konstanter Drehzahl oder bei beliebig gewählter Drehzahl des Hauptmotors 2 beliebig vorwählbar. Zu diesem Zweck ist eine Istwert-Sollwert-Vergleichsvorrichtung 23 vorgesehen, die im folgenden beschrieben wird.

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Der Istwert wird von einem Tachogenerator 24 mittels eines Riementriebs 26 od.dgl« an der Antriebswelle 13, 15a des Propellers 11 abgenommen und über elektrische Leitungen 27,28 der Istwert-Sollwert-Vergleichsvorrichtung zugeführt. Der Sollwert wird an einer Vorgabevorrichtung 29 mittels eines Handhebels 30 eingestellt, z.B. durch Verstellen eines nicht gezeichneten bekannten Widerstands oder Potentiomotors und der Istwert-Sollwert-Vergleichsvorrichtung über elektrische Leitungen 31, 32 mitgeteilt. Das Ergebnis de» Istwert-Sollwert-' Vergleichs wird über elektrische Leitungen auf die Verstellvorrichtung 18 der Pumpe übertragen.

Istwert-Sollwert-Vergleichsvorrichtungen insbesondere elektrischer Art sind bekannt, hierzu sei die bekannte Wheatstonesche Brücke auf Basis von Widerständen, Kapazitäten und Induktivitäten genannt, auch sind elektronische Weiterbildungen bekannt. Ferner sind auf Druckunterschiede beruhende hydraulische und pneumatische Vergleichsvorrichtungen bekannt. Die Vergleichsvorrichtunb braucht also nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Im Blockschaltbild Fig. 2 ist schematisch dargestellt, wie die oben erwähnten Elemente in den Regelkreis eingefügt sind.

Mit dem Pfeil n_M ist die Eingabe der Drehzahl des Hauptmotore

(Eingangssignal) angedeutet, der über die Wellen 20,22 die Pumpe 17 antreibt. Die Pumpe arbeitet, d.h. gibt eine Fördermenge

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"Ζ"

ab je nach Stellung der Verstelleinrichtung 18, die also die Fördermenge V_ der Pumpe 17 bestimmt. Diese Fördermenge bestimmt die Drehzahl nq des Propellers 11 im Quertunnel und somit auch den Querschub Sq , der das Ausgangssignal darstellt. Der Tachogenerator 24 greift die Drehzahl η _T ab und gibt in Form einer Spannung an die Istwert-Sollwert-Vergleichsvorrichtung als Istwert ab. Mit dem Handhebel 30 wird eine Spannung U-p entsprechend dem Sollwert vorgegeben. Die Istwert-Sollwert-Vergleichsvorrichtung gibt als Ergebnis des Vergleichs die Spannung Ug als Rückmeldung an den Antrieb der Verstellvorrichtung ab, der dieses Signal in einen Verstellweg E umsetzt, womit der Regelkreis geschlossen

ist. Mit Rücksicht auf elektronische Vorrichtungen konnten statt der Spannungen auch Potentiale oben eingesetzt werden.

Das Diagramm Fig. 3 zeigt die Charakteristik 35 der Fördermenge Q der Pumpe 17 und gleichzeitig die Drehzahl ng des Propellers 11 in Abhängigkeit von der Drehzahl n„ des Hauptmotors bei maximalem Hubvolumen der Pumpe. Dieses Hubvolumen ergibt sich bei maximaler Auslenkung des Handhebels 30. Die Fördermenge Q und damit die Drehzahl Hq des Propellers 11 kann dann in dem unter der Charakteristik 35 liegenden Arbeitsbereich gewählt werden. Im unteren Bereich a der Motordrehzahl wird die Fördermenge durch die Pumpe selbst begrenzt, im oberen Bereich b durch den Regelkreis (Fig. 2).

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Das Diagramm Pig. 4 zeigt die Leistungen L^j des Hauptmotors 2, Lp des Hauptpropellers 1, Lgdes Manöverierpropellers 11 und der SummeLp + Lq der beiden Propeller 1 und 11. Bei dem Beispiel nach Fig. 4 wurde davon ausgegangen, daß die maximale Leistungsaufnahme des Hilfsantriebs, d.h. also in diesem Fall des Propellers 11 der Querschubanlage 40 io der maximalen Leistungsaufnahme des Hauptpropellers beträgt. Ein besonders vorteilhaftes Merkmaljder Erfindung ist, daß die abgenommene Summe der Leistungen Lp + Lq die zur Verfugung stehende Leistung im oberen Drehzahlbereich des Hauptmotors übersteigt (schraffierte Fläche). Das hat zur Folge, daß der Hauptmotor "gedrückt" wird, d.h. daß er überlastet wird. Diese Überlastung des ^auptmotors ist aber erfindungsgemäß zulässig; denn Manöverieranlagen und die meisten anderen Hilfsntriebe an Bord werden fast immer nur dann benötigt, wenn der Hauptmotor im Teilbereich fährt. Außerdem werden insbesondere Manöverieranlagen nur kurzzeitig eingesetzt. Ferner kann die Überlastung durch einen von einem Drehzahlrelais geschalteten Leuchtmelder, der bei einer Drehzahl höher als ng schaltet, angezeigt werden.

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" P 63 DE

Begriffsliste

1 Hauptpropeller

2 Hauptmotor

3 Kupplung

4 Welle

5 Winkeltrieb

6 Übertragungswelle

7 zweiter Winkeltrieb

8 Propellerwelle

9 Querstrahlruder

10 Quertunnel

11 Propeller

12 Hydraulikmotor

13 Antriebswelle

14 Winkelgetriebe

' Druckle itunge η

17 Pumpe

18 Verstellvorrichtung

19 Füllpumpe

20 Antriebswelle

21 Kupplung

22 Zweite Antriebswelle

23 Istwert-Sollwert-Vergleichsvoriichtung

24 Tachogenerator

26 Riementrieb

2g\Elektr.Leitungen

29 Vorgabevorrichtung

30 Handhebel 31

Elektrische Leitungen Charakteristik

Claims

Schottel-Werft Josef Becker GmbH & Co KG. Germering, den 3.1.1979 P 63 DE Ansprüche

1. Antriebseinrichtung für Schiffe od.dgl. bestehend aus mindestens einem Hauptpropeller od.dgl., der von mindestens einem Hauptmotor angetrieben wird und mindestens einer antrejbbaren Hilfseinrichtung, z.B. einem Manöverierpropeller, gekennzeichnet durch

a) einen von dem Hauptmotor (2) antreibbaren Energieerzeuger, z.B. Elektrogenerator oder Hydraulikpumpe (17);

b) einen von dem Energieerzeuger (17) angetriebenen Motor (12) für die antreibbare Hilfseinrichtung, z.B. Manöverierpropeller (11 )'·;

c) eine Einstelleinrichtung (18) für die vom Energieerzeuger abgegebene bzw. vom Motor aufgenommene Energie;

d) einen Regler (23) für dasEinstellen auf eine vorgegebene Energie, z.B. Drehzahl des Manöverierpropellers (11).

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derRegler eine Istwert-Sollwert-Vergleichseinrichtung (23) ist, wobei der Istwert von der Hilfseinrichtung, z.B. dem Manöver ierpr opeller (11)^N abgenommen wird und der Sollwert mit einer Vorgabevorrichtung (29) über einen Hebel (30), Druckknopf od.dgl. vorgegeben wird.

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2S00254

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß derEnergieerzeuger eine verstellbare Pumpe (17) und der Motor (12) ein hydraulischer Motor ist.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert von der Hilfseinrichtung mittels eines Tachomters (Tachogenerator 14) abgenommen wird.

5. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder einem anderen der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch solch eine Auslegung des Hauptmotors einerseits und der Hilfs~ einrichtung, z.B. Manöverierpropeller, andererseits, daß bei höheren Drehzahlen des Hauptmotors (2), z.B. ab 75 % der ■höchstdrehzahl die Leistungsabnahme von Hauptpropeller (1) od.dgl. plus der Hilfseinrichtung, z.B. Manöverierpropeller (11), dem Leistungsangebot des Hauptmotors (2) übersteigt.

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